基于分布流量法的长江宜昌段生态需水研究

以流量指标的多概率密度法为基础,提出了分布流量法(DFM)、生态流量指数(DEFI)、分布流量法评价等级标准(DFGS)。以宜昌段为例,将分布流量法与传统的水文生态流量计算方法、流量评价方法及鱼类生态流量计算结果相比较,并对变异前后河流生态需水满足率和生态流量指数得分的变化进行评价。结果表明,分布流量法考虑了河流天然径流的年内、年际丰枯变化过程,减弱了极端流量事件及流量年内分布不均的影响,能够满足河流生态系统对径流的实际需求,优于传统水文方法,有较强的时空适用性,并具有一定的推广价值。应考虑年际丰、平、枯变化,以高于或接近变异前的生态流量等级和生态流量指数得分作为水资源和生态流量管理的标准。

干容重对粘性淤积物起动和冲刷的影响

根据粘性淤积物的本质特性,从粘性淤积物起动机理入手,结合粘性泥沙起动与土力学粘性土边坡滑动的相似性,建立相应的微观起动模式,通过理论分析辅以试验资料,分别研究干容重对粘性淤积物临界起动切应力、起动流速以及冲刷率的影响.研究结果表明:干容重对粘性淤积物起动和冲刷的影响非常大.

沙粒形状对泥沙干密度影响初探

在建立分析模式的基础上,采用一种新的方法建立了均匀沙理论干密度的计算公式,并引进形状指数,讨论了沙粒形状对泥沙干密度的影响.指出泥沙颗粒形状对泥沙干密度有较大影响,即泥沙的粒径愈细,形状愈扁平或愈长圆,其干密度就愈小;反之干密度就愈大.

河道冲淤量计算方法研究进展

断面法和输沙率法是计算河道冲淤变化量广泛采用的两种方法。本文根据断面法与输沙率法的特点,简单介绍了两种方法的计算模式,对比分析了断面法与输沙率法计算河道冲淤量的优缺点,并对两种方法产生的误差进行了分类,之后总结了国内外专家学者对两种计算方法优化研究发展的现状,最后就断面法与输沙率法计算河道冲淤研究的几个亟待深入的课题略谈管见。

洪水作用下汽车的起动流速研究

针对洪水作用下汽车的起动条件开展了一系列的研究:首先分析部分淹没状态下汽车的受力情况,结合滑动平衡的临界起动条件建立相关方程,导出了洪水中汽车起动流速公式;然后在室内水槽中对三款模型车进行了一系列的起动试验。试验结果表明:对于同一款模型车,平行于水流方向放置时,起动流速与水深的相关性较好;并且水深越大,起动流速越小。接着运用试验资料率定了起动流速公式中的相关参数。最后采用模型相似率及率定后的计算公式估算了原型车辆在不同水深下的起动流速,两种方法所得的结果较为接近,故预测结果较为可靠。

桥墩局部冲刷的试验研究

基于桥墩局部冲刷的实际情况,提出了适用于桥墩局部冲刷的绕流挤压流动模式,同时结合泥沙起动流速,运用连续性方程、动量方程从理论上建立了桥墩局部冲刷深度的计算公式.公式建立过程中所使用的数学模式清晰,物理意义明确.最后通过野外及室内实测资料对计算公式进行验证,验证结果表明,所依据的绕流挤压流动模式是可行的,所建立公式的结构是合理的.

基于专业实践的“河流管理学”课程教学创新体系——以黄河花园口调查为例

课堂教学是高校教学中占比最多的教学环节,为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展和“中国制造2025”等一系列国家战略,现阶段国家和社会需要大量新工科人才,而培养新工科人才的关键在于如何将传统的课堂教学开辟出新的模式。把黄河花园口水文站专业实践与“河流管理学”课堂教学相结合,可以使教学效果最优化,所得到的教学成果也可以实现“1+1>2”的目标。学生作为课堂教学和专业实践的桥梁,既完成了基于专业实践的“河流管理学”课程教学创新体系,同时也掌握了二者相互传递的思想方法与专业知识,既巩固了对课程的认知,也提高了个人的综合素质水平。

江湖连通方案的最佳引水流量研究——以湖北磁湖为例

江湖连通工程能够在短期内达到改善湖泊水质的目的,在国内外得到了广泛应用.但是,在保证改善效果的前提下,如何尽量节约投资和运行费用、确定合理的引水流量尚未得到充分的研究.以水环境质量改善后降低的污水处理费用作为工程经济效益指标,提出了成本和效益评估方法用以评估计算引水流量与工程经济效益、工程运行成本、净效益的定量关系,最后分析得到合理的引水流量范围和最佳引水流量,并利用基于DEM的二维水量水质数学模型来模拟分析水质改善效果.该方法应用于湖北黄石磁湖,在其水体连通方案的基础上,模拟8种不同引水流量工况,分析引水流量与净效益的关系曲线,计算得到最佳引水流量.结果表明:随着引水流量的增加,净效益先增大后减小,每次引水的净效益最大值为4.05万元,相对应的最佳引水流量为10.62 m3/s.本研究为磁湖及其它类似水域的水污染治理和成本控制提供了科学的参考依据.

海河口平面二维潮流水沙数学模型研究

针对海河口水沙输移及边界特点,建立了海河口平面二维潮流水沙数学模型.采用1995年10月5～6日小潮及11～12日大潮的实测资料对模型进行系统验证,结果表明,模型计算的潮流流速和含沙过程与实测资料较接近,涨潮、落潮流场与流场变化过程也较符合实际.该模型可为海河防洪排涝与河口治理开发研究提供技术手段.

输水渠道中闸门调节速度与水面线变化研究

运用特征线法建立输水渠道一维非恒定流数学模型,数值模拟给出了在不同的闸门调节组合及渠道运行方式 下,不同的闸门调节速度对渠道水面线变化的影响。模拟结果表明:闸门调节速度越大时,流量及水位的变率也越大, 水位也越早出现波动情况,对渠道的衬砌安全也越不利,但是渠道的响应时间会缩短,且最终都能过渡到同一平衡状 态。

淤积固结条件下粘性细泥沙起动冲刷研究综述

首先指出在淤积固结条件下粘性细泥沙具有与非粘性泥沙不同的起动冲刷过程和现象,并对粘性细泥沙起动冲刷机理和影响因素进行了分析,最后对粘性细泥沙起动冲刷计算的研究成果进行了系统总结,分析了各类计算公式的特点,提出了进一步需要解决的问题。

洪水中人体稳定性条件的理论分析及试验研究

由暴雨引起的山洪灾害、城市洪涝灾害在我国频繁发生,造成严重人员伤亡。因此研究洪水作用下的人体稳定性条件,能为洪泛区规划、城市防洪标准制定提供科学参考。以往提出的人体稳定性条件,通常忽略人体所受浮力作用并假定来流沿水深均匀分布,因此有必要进一步开展洪水中人体稳定性条件的理论分析及试验研究。该文首先分析了洪水中人体的受力特点,根据人体结构特点计算不同水深下人体所受的浮力,同时结合河流动力学中泥沙起动的理论,推导出洪水中人体发生滑移及跌倒失稳时的起动流速公式;然后采用一小比尺的人体模型开展一系列的水槽试验,得到不同失稳及水深条件下人体的起动流速,用于率定公式中的相关参数,同时采用模型比尺关系及率定后的计算公式分别估算人体原型在不同水深下的失稳条件;最后采用已有真实人体的水槽试验结果重新率定人体滑移及跌倒失稳时的参数,结合人体模型的试验成果,给出了儿童及成人在不同来流条件下的失稳区间。基于真实人体试验的率定结果因考虑了人体在洪水中能逐渐调整站姿适应来流的过程,故结果偏于危险,而本文模型试验的率定结果偏于安全。

固结状态下黏性泥沙起动规律试验研究

固结状态下黏性泥沙的起动规律与非黏性泥沙不同,利用封闭矩形管道试验装置开展了固结状态下黏性泥沙起动试验,分析了不同固结状态对黏性泥沙临界起动切应力的影响。试验结果表明,在不同固结状态下,黏性泥沙起动时床面会出现"不连续"和"连续"的过程,可将起动状态分为少量动和大量动两种临界起动标准;固结程度对起动切应力的影响可分为两个阶段,一是固结初期干容重变化较快,对起动切应力影响不大,二是固结后期干容重变化较慢,但对切应力影响很大;粒径越细,固结程度对起动切应力的影响程度越大,固结更不利于泥沙起动。

对黄河滩区生产堤的思考

黄河下游滩区生产堤对防洪造成了一定影响。留存还是废除,再一次成为黄河下游防洪与减灾决策的焦点。很多专家、学者及政府领导对生产堤问题提出了许多不同的观点:一是废除生产堤;二是对生产堤维持现状;三是按一定标准对现有生产堤加高、加固或对生产堤进行统一规划、重新建设等。通过分析生产堤的存在对滩区群众生产和生活、河道泥沙输移、河床演变、洪水演进与预测、堤防与河道整治工程的影响等,进而综合分析生产堤存在的利弊,并给出了处理生产堤的途径,即全面、彻底废除生产堤加滩区淹没补偿方式,在中水河槽塑造出来且政策补偿得以兑现后,生产堤必须全部废除。

清洁能源与优质电源论析

简要论述了开发利用清洁能源、可再生能源和优质电源的意义,这些能源在我国的蕴藏量及开发现状。我国今后能源建设的方针是继续大力布局与开发水电能源,继续优化火电能源结构,有序地发展核电,科学地发展风力发电和太阳能发电,并积极探索其他新型能源。

山区多沙水库干支流泥沙淤积数学模型及应用

针对我国西部山区多沙河流存在急流、含沙量大的特点,建立了山区水库干支流一维非均匀非饱和输沙数学模型,模型采用一阶迎风格式对运动方程对流项进行离散,能够模拟山区河道急流.模型验证表明,计算水库淤积具有较好的精度.对戛洒江一级水电站运行后库区干支流泥沙淤积预测表明:水库呈现三角洲淤积态势,干流库区运行100a总淤积量为13.75亿t,未达到冲淤平衡,支流库区运行80a总淤积量为8.8亿t,达到冲淤平衡;水库运行100a后总库容损失率为57.53%.

洪水中汽车稳定性的理论分析及试验研究

随着全球气候条件的变化和城市化进程的不断加快,由暴雨引起的城市洪水频繁发生。停在路面上的汽车在洪水中容易被冲走,并有可能对周边行人和基础设施等造成严重损害。因此有必要对洪水中汽车的稳定性进行理论分析与模型试验研究。本文首先分析了洪水中部分淹没状态下汽车的受力情况,采用基于泥沙起动理论推导出洪水中汽车的起动流速公式;然后选用两款模型小车(大小两种比尺),在遵循相似理论的条件下,在水槽中进行了一系列的汽车起动试验;采用大比尺模型小车的试验结果率定公式中的两个关键参数,并用公式计算出原型车辆在不同水深下的起动流速。最后采用小比尺模型小车的试验结果,根据比尺关系计算出原型汽车的起动流速,与公式计算值符合较好。研究结果表明:来流水深越大,部分淹没下汽车的起动流速越小;在相同来流水深条件下,当水流流向正对于侧面时比正对于头部时汽车更容易起动。

荆江河段河床冲淤计算滞后响应模型改进

针对河床演变滞后响应模型在荆江河段的应用进行了三方面的改进：一是对于特征变量平衡值的计算表达式进行了调整,更为全面地考虑了非汛期来水量、泥沙级配和水位等水力要素对于河道冲淤变化的影响;二是考虑年际间来水来沙过程的变化,对河道调整速率参数β的计算方法进行了修正;三是引入水面比降J作为折减系数,在模型计算中减弱洞庭湖出流对于下荆江干流的顶托效应影响。选取2003-2014年荆江河段枯水河槽对应的单位河长累计冲刷量作为模型的特征变量,结合枝城、沙市、监利和城陵矶4个水文站的实测资料对改进后的模型进行验证。结果表明,改进后的模型更为准确地反映了特征变量随水沙等条件变化的调整规律,计算精度R^2达到0.85-0.97之间,在进行有关荆江河段河道冲淤计算时有较好的适应性。

河湖岸线分类体系及保护与利用对策研究

本文总结了分别考虑自然和社会功能的河湖岸线分类方法,分析了全国重点河湖岸线的开发利用现状及未来需求。基于河湖岸线的自然特征和社会功能双重属性,从可行性、可操作性和便于管理的角度提出适合于我国基本国情的河湖岸线分类标准,开出河湖岸线保护与利用的有效“药方”。研究可为生态优先、绿色发展理念下的河湖岸线保护和高效利用及水域岸线科学管理提供有力理论支撑和更好的解决方案。

湖泊单一及综合控制水位研究现状及趋势

湖泊作为天然的水域形态之一,既是水资源的聚宝盆又是水问题的聚集地,随着社会经济的发展,湖泊所承载的功能需求也越来越多,如何实现湖泊生产、生活和生态功能的协调和统一,将是今后很长一段时间内湖泊管理工作必然要面临的重点和难点问题。而对湖泊水位及其变幅的控制是实现湖泊多种功能有效发挥的关键技术。其中,防洪蓄涝水位的研究重点在于汛期分期和降雨径流预报;生态景观水位的研究重点在于保护目标与水位变幅之间的定量关系;水质调控水位的研究重点在于数据监测和模型构建;综合控制水位的研究重点在于湖泊功能的定位、排序与取舍。